Polkadot est une technologie conçue pour augmenter l’interopérabilité de diverses blockchains, telles que Bitcoin et Ethereum, et les combiner en une seule multi-blockchain.
Qui a créé Polkadot et quand ?
Polkadot a été créé par le Dr Gavin Wood, une figure emblématique des débuts de l’histoire d’Ethereum – il était le cofondateur, le premier directeur technique et le principal développeur d’Ethereum. Wood a développé le code pour la première implémentation de la plate-forme, a écrit sa spécification formelle et a créé le langage de programmation Solidity.
Le 11 janvier 2016, Wood a quitté Ethereum pour poursuivre un projet qui pourrait répondre aux attentes que, selon Wood, Ethereum n’a pas réussi à satisfaire.
Selon Wood, il a eu l’idée de Polkadot à l’été 2016, alors qu’il attendait la documentation technique sur le sharding dans Ethereum 2.0 pour commencer à l’implémenter. En collaboration avec le développeur Marek Kotewicz, Wood a commencé à travailler sur la création d’une version « fragmentée », aussi simple que possible d’Ethereum, et en octobre 2016, il avait préparé la première ébauche du livre blanc de Polkadot.
Tout en faisant toujours partie de l’équipe Ethereum, Wood et plusieurs collègues ont fondé EthCore, une société commerciale de technologie blockchain. Par la suite, EthCore a changé son nom en Parity Technologies. Les employés de la société ont créé le client Parity Ethereum, le framework Substrate, le réseau Polkadot et le portefeuille multi-signature Parity.
À l’été 2017, Wood et le développeur Peter Czaban ont fondé la Web3 Foundation, une organisation à but non lucratif dédiée à la promotion du développement de protocoles logiciels Internet décentralisés.
L’une des premières tâches de la Fondation Web3 a été de contrôler les fonds levés lors de l’ICO de Polkadot, qui s’est déroulée du 15 au 27 octobre 2017. Le projet a levé environ 145 millions de dollars en vendant 5 millions de jetons DOT natifs.
Quels problèmes la technologie Polkadot résout-elle ?
Polkadot vise à relever les principaux défis qui empêchent la technologie blockchain de devenir une application pratique à part entière, à savoir:
- Évolutivité: les blockchains dites de première génération ne peuvent pas gérer un grand nombre de transactions dans le monde supposé décentralisé du futur. Alors que les nœuds du réseau traitent les transactions dans un format un-à-un. Ce facteur freine la poursuite de la croissance du réseau.
- Isolation: les blockchains restent discrètes et indépendantes, manquant de communication bidirectionnelle et d’interopérabilité.
Comment Polkadot fonctionne-t-il ?
La structure Polkadot comprend les composants suivants:
- La chaîne de relais est la chaîne Polkadot principale reliant toutes les chaînes de blocs individuelles (parachains) du réseau.
- Parachain (parachain, abrégé de «chaîne parallélisée») – blockchains parallèles individuelles qui effectuent des transactions et les transfèrent vers la blockchain d’origine. Les parachains construisent des soi-disant collators: ils collectent les transactions des utilisateurs et confirment les blocs en fonction de l’algorithme de preuve de validité. Les collectionneurs reçoivent une récompense pour leur travail, dont le montant dépend de la parachaine particulière. L’activité de Collator est similaire au travail des mineurs dans les blockchains avec des algorithmes de preuve de travail et de preuve d’enjeu.
- Bridge Chain (littéralement, « chain bridge ») – conçu pour connecter des blockchains qui n’utilisent pas les protocoles de contrôle Polkadot (par exemple, les blockchains Bitcoin, Ethereum et Tezos).
Le mécanisme de la chaîne de relais surveille le respect du consensus, est responsable de la livraison des messages entre les chaînes participantes et contribue également à la finalisation des transactions. Relay Chain est une blockchain avec un pool de validateurs, assignés au hasard à la tâche d’ajouter et de valider des blocs dans diverses parachains. Pour chaque transaction, les validateurs doivent effectuer un dépôt. Si la transaction respecte les règles du consensus, l’acompte est retourné et le validateur reçoit une récompense. Si les règles ne sont pas respectées, le dépôt est perdu.
Le consensus dans la chaîne de relais est atteint grâce à deux mécanismes basés sur le principe de la responsabilité personnelle. L’un d’eux est responsable de la production du bloc, l’autre est responsable de la finalisation. Le découplage de la production de blocs et de la finalisation résout les contraintes d’évolutivité dans les protocoles finalisés instantanément (tels que Tendermint) en rendant possible la production rapide de blocs et en permettant à davantage de validateurs de participer à la construction d’un consensus.
Les noms de ces deux mécanismes sont des acronymes: BABE (Blind Assignment for Blockchain Extension) est responsable de la production de nouveaux blocs, et GRANDPA (GHOST-based Recursive Ancestor Deriving Prefix Agreement) est responsable de la finalisation des anciens blocs.
BABE est un algorithme pour créer des blocs de chaînes de relais constitués des en-têtes de tous les blocs de parachain valides et disponibles produits par les assembleurs. L’algorithme BABE fonctionne sur la base de slots (intervalles de temps): le droit de produire un bloc dans une chaîne de relais à un certain intervalle de temps est accordé aléatoirement à un validateur connu sous le nom de slot leader.
Le droit d’émettre le bloc suivant est accordé par calcul utilisant une fonction aléatoire vérifiable. Le modèle BABE rappelle Ouroboros Praos, le composant de fabrication de blocs du protocole de consensus Cardano.
GRANDPA est un mécanisme de finalisation dans lequel chaque validateur vote pour le bloc le plus élevé qu’il considère valide (en fait, le vote a lieu pour tous les ancêtres du bloc).
Tous les blocs pour lesquels plus des deux tiers des validateurs ont voté avec leurs enjeux sont finalisés. Étant donné que de nombreux blocs peuvent être finalisés instantanément, les validateurs peuvent mettre plus de temps à parvenir à un consensus de finalisation qu’il n’en faut pour créer un seul bloc. Cela permet à GRANDPA de prendre en charge un plus grand nombre de validateurs que les algorithmes BFT traditionnels, qui doivent finaliser chaque bloc séparément.
Les validateurs sont trouvés et approuvés par les soi-disant nominateurs. Ils paient une caution pour les validateurs, qui leur sera confisquée si le comportement des validateurs choisis n’est pas conforme aux règles du consensus. L’option de payer pour le travail des nominateurs distingue l’algorithme NPoS (Nominated Proof-of-Stake), sur lequel Polkadot travaille, des algorithmes traditionnels Delegated Proof-of-Stake (DPoS).
Les proposants ne participent pas au processus de réalisation et de confirmation des transactions.
Les violations de la part des validateurs sont surveillées par des nœuds de surveillance, les soi-disant pêcheurs: ils identifient («pêchent») les cas de comportement déloyal, créent des preuves contenant des données sur les votes contradictoires des validateurs et reçoivent une part des paris confisqués des contrevenants.
Un tel schéma permet à GRANDPA de fournir une sécurité supervisée asynchrone: la finalisation de deux blocs en conflit entraînera le fait que les validateurs responsables perdent leurs dépôts (au moins les deux tiers de la totalité du dépôt). Tant que le mécanisme de fabrication des blocs répond à certains critères, la chaîne finalisée se développe.
Le mécanisme de finalisation GRANDPA est utilisé pour toutes les parachaines de Polkadot. En échange du mécanisme de finalisation, chaque parachain obtient l’option d’interopérabilité avec d’autres parachains. Ce compromis permet à Polkadot de fournir un mécanisme de communication simple qui permet aux assembleurs de la parachain de communiquer directement via les files d’attente de messages entrants et sortants.
Bien que les parachains utilisent le même mécanisme de finalisation, chacun d’eux peut implémenter différents mécanismes de production de blocs, avec des fonctionnalités et des paramètres différents, optimisés pour une classe spécifique d’applications.
Les kits de développement de parachain (PDK) sont des outils qui simplifient considérablement le développement de parachaines spécialisées. L’un de ces PDK est le framework Substrate, qui est fourni avec le Framework for Runtime Aggregation of Modularized Entities (FRAME).
Substrate comprend des implémentations intégrées d’algorithmes de production de blocs: BABE, Aura et autres. Un autre PDK, Cumulus, contient le code de colle nécessaire pour connecter une chaîne basée sur un substrat au réseau Polkadot. Ensemble, Substrate et Cumulus facilitent la création et la communication de parachaines avec le réseau Polkadot.
En fonction de l’algorithme et des paramètres de production de blocs, le débit de transaction de chaque réseau peut varier, de sorte que le débit de transaction total du réseau Polkadot ne peut être estimé qu’approximativement.
La première version de Polkadot fournit 100 parachaines. En supposant que chaque parachain est capable de prendre en charge au moins 10 transactions par seconde, la limite inférieure du débit est d’environ 1000 transactions par seconde.
Les futures versions de Polkadot permettront à la parachaine de fonctionner comme une chaîne de relais de couche 2 avec des parachaines supplémentaires attachées pour former une structure arborescente qui fournit théoriquement une bande passante illimitée.
A un certain stade, la chaîne de relais principale devient un élément qui limite l’efficacité du système, mais uniquement pour valider le traitement de la file d’attente d’entrée, puisque les parachaines communiquent directement entre elles. Selon certaines estimations, la structure arborescente permettra à Polkadot d’augmenter jusqu’à 10 000 fois la capacité d’une seule chaîne PoS.
Quelles fonctions le jeton DOT exécute-t-il ?
Le jeton natif du réseau DOT a trois fonctions principales:
- Gestion: les détenteurs de jetons ont un contrôle complet sur le protocole, ayant des privilèges qui sont attribués aux mineurs sur d’autres plates-formes – déterminer la structure des frais de transaction, les décisions sur le changement de protocole, l’ajout ou la suppression de parachaines.
- Opérations: les jetons DOT fournissent le mécanisme de consensus Polkadot sous-jacent. Les détenteurs de jetons doivent être des participants actifs du réseau et jouer des jetons contre les violations des règles de consensus.
- Récompense: les jetons sont distribués aux membres actifs du réseau.
Comment le projet Polkadot est-il financé ?
Bien que lors de la première vente de jetons en 2017, le projet ait levé 145 millions de dollars, il n’y avait pas assez de fonds pour le développement. En juin 2019, la Fondation Web3 a réalisé une vente supplémentaire de 500000 DOT. La capitalisation projetée du projet est alors passée à 1,2 milliard de dollars.
À la fin du mois de juillet 2020, la Fondation Web3 a organisé une autre vente de jetons privés, recueillant 43,6 millions de dollars.
Comment évolue le projet Polkadot ?
En novembre 2018, la plate-forme de lancement de la blockchain Substrate a été lancée, un outil conçu pour accélérer le développement de Polkadot et donner aux utilisateurs en entreprise la possibilité de lancer rapidement des registres distribués.
En août 2019, l’équipe de développement de Polkadot a lancé une version expérimentale du protocole de communication blockchain appelé Kusama. Il a été positionné comme un terrain d’essai « qui permettra aux équipes et aux développeurs individuels de créer et de déployer des parachains, ainsi que de tester les fonctionnalités de gestion et de distribution de Polkadot dans des conditions réelles ».
Le réseau Kusama fonctionnait selon le mécanisme de consensus Proof-of-Authority (PoA), et la fondation Web3 était responsable des fonctions des nœuds de validation. La fonctionnalité du réseau est restée limitée.
Fin février 2020, le projet Chainlink a achevé l’intégration initiale de la blockchain basée sur la plateforme Substrate. Les développeurs de Polkadot ont qualifié cela de jalon dans la mise en œuvre du réseau Chainlink d’oracles décentralisés dans l’écosystème du protocole.
Les oracles sont essentiels pour l’exécution de contrats intelligents et le travail des dapps qui utilisent des données extérieures à leur propre blockchain. Fournir des canaux d’information fiables par un tiers permet de réaliser l’interopérabilité de divers réseaux et d’élargir la portée des contrats intelligents et des dapps.
Selon les développeurs, les blockchains de l’écosystème Polkadot seront les premières en dehors du système Ethereum à utiliser des oracles Chainlink. Jusqu’au lancement complet du réseau principal de Polkadot, les canaux de données de Chainlink seront desservis par le protocole expérimental Kusama. La parachain entre Kusama et Chainlink est toujours en cours de développement.
Le 5 mars 2020, la Fondation Web3 a octroyé une subvention pour développer un «pont» entre les blockchains bitcoin et Polkadot. Le projet est géré par Interlay. Le cadre XCLAIM au cœur de la parachaine du pont BTC permettra l’émission de jetons PolkaBTC adossés à Bitcoin. Ces jetons peuvent être envoyés à d’autres parachains. Après avoir brûlé PolkaBTC dans la parachaine BTC, les utilisateurs pourront recevoir des bitcoins dans un rapport 1: 1 ou un montant équivalent en jetons DOT. Le code source de la parachaine BTC est affiché sur Github, et ses spécifications sont également disponibles.
Le 26 mai 2020, la Fondation Web3, après plus de trois ans de développement, a lancé la première phase du réseau principal de la blockchain Polkadot, après quoi le réseau a fonctionné à l’aide d’un mécanisme de preuve d’autorité.
La Fondation Web3 assurait le fonctionnement des nœuds et la validation des blocs, et pouvait également intervenir dans le fonctionnement de la blockchain en cas de situation critique. Ces mesures étaient nécessaires pour réduire l’éventuel impact négatif des bogues et des failles de sécurité. Les détenteurs de jetons DOT ont eu accès à leurs comptes et la possibilité de soumettre une demande de déploiement d’un nœud ou de proposer un validateur.
Les transferts de jetons DOT sont restés indisponibles. D’un point de vue technique, la première phase lancée du réseau principal ressemble plus à une phase de test.
Le 18 juin 2020, suite aux résultats des audits et à la finalisation des derniers aspects, la blockchain Polkadot est passée à la phase Nomination Proof-of-Stake (NPoS). De plus, Interlay a introduit un «pont» entre les blockchains bitcoin et Polkadot, alors qu’il s’agit toujours de Proof-of-Concept.
Début juillet 2020, les développeurs Polkadot, Cosmos et Terra ont promis d’ici la fin du troisième trimestre de 2020 d’introduire le protocole Anchor DeFi, qui permettra aux investisseurs de gagner des intérêts sur les dépôts en Terra Stablecoins.
Le 20 juillet 2020, la Fondation Web3, suite au vote des membres de la communauté, a démissionné de son poste d’administrateur du réseau Polkadot. À ce moment-là, le nombre de validateurs avait atteint 197. Cela a permis de déplacer le processus de confirmation vers un modèle décentralisé avec la participation de la communauté. Les développeurs ont utilisé l’algorithme de preuve d’enjeu, dans lequel plus de la moitié des jetons DOT émis sont bloqués.
Le système de gouvernance basé sur des jetons a été testé pour valider la proposition de restriction de Web3 Foundation. Gavin Wood, fondateur de Polkadot et directeur de Parity Technologies, a qualifié la suppression du module de contrôle Sudo, qui a eu lieu à la suite du vote, de «poétique».
Après le vote, le réseau Polkadot n’était plus étiqueté «CC1» ou «candidat de la chaîne 1». Cela a marqué la transition vers le réseau principal et le début des troisième et quatrième phases de lancement.
Le 27 juillet 2020, le projet a résumé les résultats du second vote des validateurs. Le vote a déterminé qu’un jeton DOT devrait contenir 10 milliards de Planck – les plus petites actions. Un ancien DOT équivaut à 100 nouveaux. Web3 Foundation et Parity Technologies n’ont pas participé au vote.
Le 4 août 2020, les développeurs de Polkadot ont lancé le réseau de test Rococo pour implémenter le sharding à l’aide de parachains. Rococo est conçu pour tester les protocoles Polkadot qui assureront la communication entre les fragments. Trois parachains séparés sont disponibles dans Rococo: « tick », « trick » et « track », et les développeurs peuvent ajouter leurs propres chaînes parallèles.
Le testnet prend en charge la messagerie horizontale et utilise un mécanisme de consensus de preuve d’autorité. Les développeurs ont averti que bien que le système soit instable, et ont promis d’y ajouter un nouveau code pour se préparer au lancement complet du réseau principal.
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